Способ ликвидирования грифонообразующих скважин на нефтегазовых месторождениях и устройство для его осуществления

(51) 21 43/12 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ образованием рыхлого кратера, который не позволяет приближаться к устью скважины. Предлагается использовать промысловый вертолет. На нем внутри устанавливают две отдельные лебедки для троса и двухжильного кабеля. К одному концу троса надежно припаян свинцовый груз, над ним находится заряд взрывчатого вещества и над зарядом расположена упругая эластичная тороидальная камера,необходимая для закрытия труб НКТ и непозволяющая газу выходить наружу по трубам НКТ. При взрыве заряда взрывчатого вещества сильные разрушения труб НКТ и горных пород происходят в районе расположения заряда, и это способствует ликвидации грифонообразующей скважины. При этом масса горных пород Н,расположенных над взорванным участком толщи,также будет давить на нарушенный участок скважины,или нефтяной пласт,откуда поднимаются грифонообразующие фонтанирующие нефть и газы. При сохранности целостности троса и кабеля после проведения взрыва следует кабель и трос отрезать у устья скважины и остатки троса и кабеля намотать на лебедки,установленные на промышленном вертолете.(72) Помашев Онал Парманкулович Сарыбаев Мадияр Абдуллаевич Баймаханов Галымбек Акбергенович Нурбекова Кунсая Сарсетаевна Аширбекова Роза Оразалиновна Смаилова Гулбагдам Жусуповна(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный технический университет им. К.И. Сатпаева Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) СПОСОБ ЛИКВИДИРОВАНИЯ ГРИФОНООБРАЗУЮЩИХ СКВАЖИН НА НЕФТЕГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЯХ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Предлагаемый способ ликвидирования грифонообразующих скважин на нефтегазовых месторождениях и устройство для его осуществления относится к области разработки нефтегазовых месторождений (к нефтегазовому делу), конкретнее - к ликвидации скважины, в которой нарушено фонтанирование нефти и газа из скважины, и вокруг последней образован грифон выход нефти и газа на поверхность земли с Изобретение относится к области разработки нефтегазовых месторождений (к нефтегазовому делу), конкретнее относится к ликвидации скважины, в которой нарушено фонтанирование нефти и газа из скважины и вокруг последней образован грифон - выход нефти и газа на поверхность земли с образованием рыхлого кратера,который не позволяет приближаться к устью скважины. Известен аналог Муравьев В.М. Эксплуатация нефтяных и газовых скважин. М., Недра, 1978,435-438 с.,в котором изоляционновосстановительные работы заключаются в ликвидации прорыва в скважину посторонних вод(верхних или нижних по отношению к эксплуатационному нефтяному горизонту или пропластку). Приток посторонней воды в скважину ликвидируют путем цементирования ее ствола в заданном интервале. Для цементирования используют тампонажный цемент такого же качества, как и при бурении. Исправляют также смятия, сломы и трещины в колоннах, или заменяют поврежденные части колонн. Выправленный участок колонны укрепляют цементным кольцом,для чего за колонну под давлением нагнетают цементный раствор. Ликвидация нарушения ствола скважины цементированием - это сложный процесс. Если приток воды большой, то цемент и раствор будут вымываться. Вымывание будет наблюдаться и при попытке укрепить колонну цементным кольцом,который под давлением нагнетают за колонну. Все попытки исправить скважину могут не дать положительных результатов и скважину глушат, т.е. закрывают. В аналоге Акульшин А.И., Бойко , Зарубин Ю.А., Дорошенко В.М. Эксплуатация нефтяных и газовых скважин. - М., Недра, 1989, 395-397 с. отмечается, что открытые и нерегулируемые фонтаны - это наиболее серьезная авария при добыче нефти и газа, как с позиций техники безопасности, так и охраны окружающей среды и недр. Описывается метод насыщения газа жидкостью, а затем закачка глинистого раствора. Приводятся методы ликвидации фонтана отводом газа из продуктивного пласта через наклонные скважины, заводнением газового или нефтяного пласта. Получил распространение метод ликвидации фонтанов с помощью подземных ядерных взрывов. От мощного взрыва происходит обвал пород,разрушение аварийного ствола и образование пробки, препятствующей выходу потока газа на поверхность земли. Фонтаны нередко сопровождаются пожарами, образованием кратера вокруг устья. Иногда устьевое оборудование при пожаре убирают с помощью артиллерийского орудия и зарядов взрывчатых веществ. Метод насыщения газа жидкостью, закачка глинистого раствора в фонтанирующую аварийную скважину трудноосуществимые задачи. Ликвидация фонтана отводом газа из пласта через наклонные скважины, заводнение пласта - эти оба метода осуществить трудно. Применение 2 подземного ядерного взрыва для ликвидации аварийной скважины требует проводить трудоемкие подземные подготовительные выработки. Убирать устьевое оборудование артиллерийским обстрелом и зарядами взрывчатых веществ также сложно. Известен наиболее близкий к изобретению прототип см. , 2449109 С 2, МПК Е 21 В 33/10, в котором для аварийного глушения скважины предлагают определять размер участка скважины,на котором будет осуществляться цементирование,и глубину установки инжектора в скважине вводят в устье аварийной скважины на заданную глубину инжектор вводят эластичный мешок в скважину,заполняют его раствором, мешок, расширяясь,прилегает к стенкам скважины, застывает раствор, и скважина глушится. В этом же прототипе предлагается устройство, с помощью которого осуществляется глушение аварийной скважины. Предлагаемые операции в прототипе осуществить весьма трудно. На ликвидацию возникшего грифона обычно тратится много времени и средств. Спустить раствор цемента в эластичном мешке в скважину, качественное цементирование с прилеганием цементного раствора в эластичном мешке к стенкам скважины а также обеспечение качественного крепления скважины все это при действующем грифоне с образованием вокруг скважины кратера - очень трудно выполнимые задачи. Техническая задача заключается в том, чтобы грифонообразующую скважину надежно заглушить,используя при этом длинный металлический трос и двужильный электрокабель. Трос и электрокабель идут к устройству, в котором внутри керамической трубы (внешним диаметром меньшим диаметра трубы НКТ) размещены соосно друг к другу свинцовый груз, запаянный к тросу и его распущенному концу, над свинцовым грузом размещен заряд взрывчатого вещества. К заряду и к его взрывателю подводится электрический ток по двухжильному кабелю. Над зарядом взрывчатого вещества размещена тороидальная эластичная камера с ограничительными шайбами - пластинами и трубкой с резьбами на концах, на которые завернуты гайки. При глушении грифонообразующей скважины проводят следующие операции с промыслового вертолета, разматывая трос и кабель с разных лебедок опускают устройство-снаряд на нужную глубину в скважину, так как свинцовый груз на конце снаряда затянет все устройство, имеющее диаметр меньший диаметра скважины или труб НКТ. После этого по кабелю включают электрический ток и взрывают заряд и само устройство. От взрыва произойдет рыхление горных пород нефтяного пласта, и все каналы проводящие нефтяные флюиды к грифонообразующей скважине будут надежно закрыты, и скважина заглушится. Этому будет способствовать и вес пород всей вышележащей толщи Н. При взрыве заряда, внутри тороидальной упругой камеры давление сильно возрастает благодаря клапанам, пропускающим газы внутрь камеры и закрывающиеся при действии внутреннего давления камеры, при этом ее торцевые расширения ограничены закрепленными пластинами, а боковые - стенками труб НКТ. Если при взрыве заряда от троса не оторвался свинцовый груз, то в таком случае у устья скважины отрезают трос и кабель и их наружные части сматывают лебедками на вертолете. Сущность предлагаемого способа ликвидирования грифонообразующих скважин на нефтегазовых месторождениях, содержащее трубу и расширяемый элемент, заключающаяся в том, что вместо трубы используют керамическую трубкукорпус, в котором размещают свинцовый груз, заряд взрывчатого вещества и тороидальную упругую эластичную камеру, находящуюся под некоторым давлением Р, и через перечисленные элементы пропускают по оси их трос, которым объединяют указанные элементы, груз свинцовый запаивают к тросу и его распущенному концу, над свинцовым грузом размещают заряд взрывчатого вещества, к которому кабелем подводят электрический ток к взрывателю при взрыве заряда взрывчатого вещества в тороидальную эластичную камеру заходят газы через клапаны, которые пропускают газ внутрь тороидальной камеры и закрываются от давления внутри камеры и обратно газ не пропускают, тороидальную эластичную камеру ограничивают металлической трубкой с резьбой на концах,пластины-шайбы нанизывают на металлическую трубку над и под тороидальной камерой, и их удерживают завернутыми гайками на трубку и ограничивают движение тороидальной камеры вверх и вниз при взрыве заряда. Сущность устройства,ликвидирующего грифонообразующих скважин на нефтегазовых месторождениях, содержащее трубу и расширяемый элемент, отличающийся тем, что труба в устройстве заменена общим корпусом - керамической трубкой,а расширяемый элемент выполнен в виде тороидальной упругой эластичной камеры, внутри керамического корпуса-трубки помещены свинцовый груз, заряд взрывчатого вещества и тороидальная упругая эластичная камера,находящаяся под некоторым внутренним давлением Р, и через перечисленные элементы пропущен по оси их трос, который объединяет указанные элементы груз свинца запаян к тросу и его распущенному концу, а над свинцовым грузом размещен заряд взрывчатого вещества, к которому кабелем подведен электрический ток к взрывателю при взрыве заряда взрывчатого вещества в тороидальную эластичную камеру заходят газы через клапаны, которые открыты и пропускают газ внутрь эластичной тороидальной камеры и закрываются от внутреннего давления и в обратном направлении клапаны закрыты тороидальная эластичная камера ограничена металлической трубкой с резьбами на концах, пластины нанизаны на трубу сверху и снизу камеры и ограничивают ее расширение вверх и вниз с помощью гаек при взрыве заряда взрывчатого вещества. На фиг.1 приведено изображение устройства керамическую трубку, внутри которой помещены запаянная к тросу 5 и его распущенному концу свинцовый груз 2, над грузом заряд 3 взрывчатого вещества и тороидальная упругая камера 4 со своими ограничителями, а также кабель 6,подводящая электрический ток к заряду 3, и другие детали. Сборка устройства и ликвидирование грифонообразующей скважины состоят в следующем. В общем корпусе 1 из керамической трубы с внешним диаметром меньшим внутреннего диаметра обсадной трубы НКТ, к концу троса и к самому тросу припаян свинцовый груз 2, который является грузом устройства над свинцовым грузом в керамическую трубу помещен заряд 3 взрывчатого вещества, а над зарядом 3 помещена тороидальная упругая камера 4 с клапанами 8. Тороидальная камера 4 по высоте ограничена трубкой 9 с нарезанными резьбами на ее концах и пластинамишайбами 10 сверху и снизу гайки на концах трубы 9 ограничивают через шайбы 10 расширение камеры 4 вверх и вниз вдоль оси скважины при расширении тороидальной камеры 4. При сборке устройства трос 5 проходит через отверстие трубки 9, через заряд 3 взрывчатого вещества и вдоль осевой линии припаянного свинцового груза 2. К заряду 3 взрывчатого вещества подведен электрический ток по кабелю 6 к спирали нагревания 7. Концы троса 5 и кабеля 6 идут до лебедок, установленных отдельно друг от друга на промысловом вертолете для троса 5 и кабеля 6, что способствует целостности оплетки кабеля 6 при разматывании и наматывании на лебедки троса и кабеля. Длины троса 5 и кабеля 6 должны быть достаточны для опускания устройства с вертолета на необходимую глубину по трубам НКТ и взрывания заряда 3. При взрывании заряда 3 при помощи нагревательной спирали 7 и нахождении устройства напротив нефтегазового пласта или над ним, где произошло нарушение скважины, происходит рыхление горных пород. Керамический корпус 1 разрушается при взрыве заряда 3. Тороидальная камера 4 успевает увеличить внутреннее давление Р через клапаны 8 и сохранит устройство от движения в направлении вверх. Боковые стенки тороидальной камеры 4 при взрыве заряда 3 могут быть частично защищены стенками труб НКТ. При взрыве объемного и сильного заряда 3 происходит значительное разрушение труб НКТ и горных пород в районе расположения заряда 3, и этим самым произойдет ликвидация грифонообразующей скважины. Этому будет способствовать вся толща пород Н над точкой произведенного взрыва на глубине Н. При сохранности целостности троса и кабеля после процесса взрыва следует трос и кабель отрезать у устья скважины и остатки их замотать на лебедки, установленные на промысловом вертолете. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ ликвидирования грифонообразующих скважин на нефтегазовых месторождениях,содержащий трубу и расширяемый элемент,3 отличающийся тем, что трубу в устройстве заменяют общим корпусом - керамической трубкой,а расширяемый элемент выполняют в виде тороидальной эластичной камеры,внутри керамического корпуса-трубки размещают свинцовый груз, заряд взрывчатого вещества и тороидальную упругую эластичную камеру,находящуюся под некоторым давлением Р, и через перечисленные элементы пропускают по оси их трос, которым объединяют указанные элементы,груз свинцовый запаивают к тросу и к его распущенному концу, над свинцовым грузом размещают заряд взрывчатого вещества, к которому кабелем подводят электрический ток к взрывателю при взрыве заряда в тороидальную эластичную камеру заходят газы через клапаны, которые пропускают газ внутрь тороидальной камеры и закрываются от давления внутри камеры и обратно газ не пропускают, тороидальную эластичную камеру ограничивают металлической трубкой с резьбами на концах, пластины-шайбы нанизывают на металлическую трубку над и под тороидальной камерой, и их удерживают завернутыми гайками на трубку и ограничивают движение тороидальной камеры вверх и вниз при взрыве заряда. 2. Устройство для ликвидирования грифонообразующих скважин на нефтегазовых месторождениях, содержащее трубу и расширяемый элемент, отличающийся тем, что труба в устройстве заменена общим корпусом керамической трубкой, а расширяемый элемент выполнен в виде тороидальной упругой эластичной камеры, внутри керамического корпуса-трубки помещены свинцовый груз, заряд взрывчатого вещества и тороидальная упругая эластичная камера, находящаяся под некоторым внутренним давлением Р, и через перечисленные элементы пропущен по оси их трос, который объединяет указанные элементы груз свинцовый запаян к тросу и его распущенному концу, а над свинцовым грузом размещен заряд взрывчатого вещества, к которому кабелем подведен электрический ток к взрывателю при взрыве заряда в эластичную тороидальную камеру заходят газы через клапаны, которые открыты и пропускают газ внутрь эластичной тороидальной камеры и закрываются от внутреннего давления и в обратном направлении клапаны закрыты тороидальная эластичная камера ограничена металлической трубкой с резьбами на концах, пластины нанизаны на трубку сверху и снизу камеры и ограничивают ее расширение вверх и вниз с помощью гаек при взрыве заряда взрывчатого вещества.